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NI 655x数字波形发生器/分析仪的数字ATE和激励响应

发布时间:20-05-15 阅读:870

1. 数字ATE特点

测试工程师能够从具备多种利用特点的不合数字I/O仪器中选择相宜的设备进行通信与测试。数字测试设备的核心特点是能够天生硬件准时以及/或实现预定义数字测试模式的采集,这些模式平日存储在设备所包孕的存储器中。数字仪器已经逾越了驱动1和0等数字模式功能,它平日支持包孕部分或所有表1所列出的逻辑状态的波形。

表1:部分数字测试设备支持的数字逻辑状态

如表1所示,六种逻辑状态节制电压驱动器和数字测试仪的对照引擎(假如可以被支持)。这些状态指定测试仪在特定的通道中驱动哪些勉励数据以及被测设备的期望相应。当这些状态呈现在数字测试仪器中时,它们能够完成双向通信以及采集相应数据的直接对照。

NI 655x数字波形发生器/阐发仪支持表1中所示的整个6种逻辑状态。以下章节说清楚明了这些特点的硬件实现,供给了每周期双向节制和实时硬件对照的更为具体的阐发。

2. 每周期双向节制

通信偏向节制功能是为被测设备选择数字测试系统的十分关键的特点。最基础的数字I/O仪器包孕简单的单向节制,这意味着一个通道不是将数据传送到管脚上便是进行数据采集。更为繁杂的设备可以被设置设置设备摆设摆设为将勉励数据驱动到管脚上,或是从该管脚采集数据,但无法在同一操作中完成。两个基础的逻辑状态,1代表驱动逻辑高,0代表驱动逻辑低,能够节制这些设备所有的发生操作。它们无法在同一个操作中支持双向功能。这些设备的范例利用包括基础模式I/O、握手和数字数据记录。

更为繁杂的数字测试仪容许在同一个数字操作中完成双向功能,这意味着仪器能够在继续的时钟周期内,在发生数据和采集数据之间进行切换。为了支持双向节制,因为勉励通道必须还能够禁用电压驱动器,是以必要跨越两种基础逻辑状态。第三种状态称为三态,或者也平日被称为高Z状态或是高阻状态。三态供给了在一个设备正在驱动一个通道时,确保不会有多个设备同时驱动这个通道的节制能力,否则可能会导致接管履新错的数据。三态对付I2C通信、IC测试、比特差错率测试(BERT)和通用数字勉励/相应测试等双向利用而言是必须的。

NI 655x支持每通道、每周期三态,或者也称为高阻抗和“Z”状态。图1显示了单一三态通道是若何在NI 655x数字波形发生器/阐发仪的FPGA实现的。在图中,发生逻辑显示在数字测试仪的上半部分,采集电路鄙人半部分显示。

图1:单一NI 655X数字通道的方块图

范例的双向设备测试,例如存储器存储器芯片等,首先必要将勉励数据或测试模式下载到数字测试仪的板载存储器中。然后,勉励数据颠末解码,抉择是否必要激活通道电压驱动,假如必要激活,那么应该激活哪些数据的驱动。在NI 655x设备中,采集电路对照器直接连接到数字测试仪电压驱动器的输出上。这意味着来自数字测试仪和被测设备的勉励数据可以用NI 655x进行采集。因为对照器无法分辨是被测设备照样数据测试仪(或者两者都是)将数据传送到通道中,以是您必须在读操作中将数字测试仪的电压驱动器设置为三态,防止数据同时从被测设备和数字测试仪的电压驱动器传送到通道中。

在完成旌旗灯号采集之后,数据解码电路判断采集旌旗灯号是逻辑低照样逻辑高,并将结果存储在板载存储器中。采集获得的相应数据终极被写入PC中,进行阐发和记录。下一章节将这个方块图进行进一步扩展,引入了NI 655x设备能够对采集相应数据进行直接对照的特点。

3. 实时硬件对照

另一个数字测试仪器的紧张功能是验证被测设备在不合用户应用情形和勉励数据的环境下,都能够返回精确相应数据的能力。为了实现这个目标,主要有两种将采集的相应数据与预期数据进行对照的措施。第一种措施是采集实际相应数据,并应用软件解释结果。利用法度榜样只必要两种基础逻辑状态来设置设置设备摆设摆设测试仪的勉励数据。另一种措施是将勉励数据和预期相应数据预先载入硬件中,确保在采集数据的同时进行实时数据对照。以前,第二种措施只适用于高价的数字测试仪,现在强大年夜低价的FPGA技巧经由过程应用表1列出的三种对照状态,实实际时硬件对照,极大年夜地扩大年夜了这种功能的用户群体。只要波形包孕对照状态,采集的相应数据就能够与猜测相应进行对照。

图2显示了带有硬件对照电路和之前评论争论过的每通道三态特点的NI 655X通道的完备方块图。

图2:带有硬件对照电路的NI 655X数字通道的方块图

FPGA的数据对照逻辑将发生电路与采集电路结合在一路。数据解码器从板载存储器接管数据,根据每个采样的逻辑状态启用或禁用驱动器。解码器将预期相应传送到FIFO存储器中,在相应数据开始采集的时刻,将预期数据传送到数据对照逻辑中。假如在对照的历程中检测到了差错,掉足信息将与采集数据分开存储,确保这些数据可以应用利用软件进行造访,用于进一步的阐发。

FPGA为每个检测到的差错存储以下信息:

差错采样数

掉足通道

差错总数

4. 常见数字测试利用

本小节说清楚明了若何实现之前章节所评论争论的用于通用数字测试利用的数字ATE特点,例如功能测试和特性提取。

功能测试

对付许多行业而言,最紧张的测试之一是元件功能测试,例如定制ASIC和商业A/D转换器。必要扩展功能测试的常见双向设备是存储器芯片。图3显示了一个范例的SRAM集成电路(IC)及其管脚输出。

图3:SRAM IC管脚输出

如前所述,范例的存储器集成电路包孕三条地址线、八条数据线、一条写启用(WE)线和一条读启用(OE)线。表2显示了一组可以用于测试这块SRAM芯片的数字测试模式。

表2:存储器集成电路的数字测试模式

在WE(写启用)置为高电日常平凡,IC芯片从数字测试仪等外置设备接管数据,并将数据写回由地址线指定的位置中。假如OE(读启用)置为高电平,集成电路从地址线所指定的位置接管数据,并将数据驱动至数据线上。验证这种存储器设备的着末一个步骤是经由过程对照预期相应阐发输出。

下面两个小节评论争论了应用NI 655x数字波形发生器/阐发仪,在LabVIEW中,使用软件办理规划和硬件办理规划实现功能测试。

软件对照措施

在软件对照利用中,测试仪天生勉励数据、采集实际相应数据,然后在存储到主机PC存储器之后完成相应数据的阐发。实际相应数据阐发完全是在软件中进行的,而不是实时完成的。下面的步骤更为具体地描述了软件对照。

1、如图所示,原始测试数据是用户输入或经由过程文件读取的。测试数据包孕了勉励数据和相应数据。

表3:测试向量与勉励数据的转换

2、如图所示,纯勉励数据是从测试数据中提取的,测试数据中的1和0表示勉励数据;所有其他的字符表示没稀有据天生,是以电压驱动器必须被置入三态禁用。

3、勉励数据经由过程数字测试仪天生并送入通道中,之后采集相应数据。发生操作和采集操作并交运行。

4、在完成发生和采集之后,利用法度榜样在软件中完成以字节为单位的对照。给出的例子是采集的相应数据。只有当“H”或“L”呈现在原始测试数据中的时刻,终极经由过程/不经由过程的判断才会受到所采集的相应数据的影响。

表4:测试向量与实际相应数据的对照

软件对照要求所稀有据传送到主机谋略机,进行后处置惩罚,使之得当于低速利用。假如所采集到的数据越过了测试仪板载内存的大年夜小,将所稀有据传送到主权术略机可能会越过谋略机的带脱期制。在这种环境以及其他必要更高对照速度的情形下,必须应用实时硬件对照。

NI LabVIEW是一种图形化编程说话,下面用LabVIEW展示了NI 655x设备的数字软件对照利用的功能。下面的几张图片展示了若何建立自力的发生操作和采集操作,以及若何将它们合并在一个同步功能测试利用中。

首先,图4显示了若何建立发生部分的LabVIEW法度榜样。此中的关键功能包括设置设置设备摆设摆设测试仪、读取测试模式并开始进行发生。

图4:LabVIEW高速数字发生法度榜样

在测试数据被载入板载发生内存之前,在图5中所示的原始数字测试数据被解释为勉励数据和预期相应数据。在数据被解释之后,勉励数据被下载到NI 6552进行发生。

图5:LabVIEW的数字表

建立法度榜样的采集部分十分相似。图6给出了功能测试利用所需的采集法度榜样。

图6:LabVIEW高速数字采集法度榜样

只管NI 6552支持这两个法度榜样同时事情,然则简单地将它们组合在一路并不是有效的测试措施。简单地同时运行我们的采集法度榜样和发生法度榜样并不能将采集数据与预期相应数据对齐。因为这些法度榜样运行在非确定性软件中,您无法依附法度榜样的准时来维持同等性。此外,经由过程被测设备和连接被测设备电缆的通报延迟也必须斟酌。数据从数字测试仪经由过程电缆和被测设备流回测试仪所需的时刻称为全程延迟,在图7中标出。

图7:应用外部连接办理全程延迟

办理全程延迟和软件延迟的最佳措施是输出与测试开始对应的边沿旌旗灯号。对付NI 655x而言,数据活动事故供给了这个功能,并且可以输出到外部来触发采集的开始,如图8所示。留意,必须确保旌旗灯号的回路与数据具有相同的全程延迟。

图8:应用数据活动事故触发从发生旌旗灯号进行采集

您还可以应用数据活动事故节制相应数据和采样时钟活动边沿的相对延迟。举例而言,您可以将数据活动事故输出到PFI 1上,并路由到PFI 2上,PFI 2可以设置设置设备摆设摆设为采集开始触发的旌旗灯号源,如图8所示。您还可以将发生采样时钟输出到DDC CLK OUT,并将采集采样时钟设置为STROBE。

图9显示了设置设置设备摆设摆设和外部路由数据活动事故和采样时钟的LabVIEW法度榜样。标有箭头的函数可以完成所需的额外设置设置设备摆设摆设。

图9:应用数据活动事故和输出采样时钟同步发生和采集

如图10所示,采集操作必须在发生操作之前开始,以便确保采集操作在发生操作开始之前,做好接管开始触发的筹备。着末可选的步骤是阐发采集到的数据,您可以用来获得一个是否经由过程的简单结果。无需将采集的相应数据进行具体软件阐发,下面的小节会评论争论若何应用实时硬件对照特点,实现比软件更高效地完成阐发。

图10:确保采集已经在发生开始之前就绪,能够接管开始触发旌旗灯号

实时硬件对照措施

使用板载FPGA完成采集相应数据与预期数据的对照,能够大年夜大年夜前进速率和勉励相应法度榜样的靠得住性。要开拓应用硬件进行相应数据对照的法度榜样,只必要对之前描述的LabVIEW软件对照法度榜样进行少量的篡改。

1、在发生环节和采集环节的设置设置设备摆设摆设阶段中,应用niHSDIO属性节点,启用NI 655x的硬件对照部分,如图11所示。

图11:应用属性节点方便地启用硬件对照

2、在打开硬件对照之后,波形中的六个逻辑状态开始节制NI 655x操作,而免去应用任何解释函数和阐发函数。请参阅表1得到关于六个逻辑状态的更多信息。

3、对付必要更为繁杂的掉足阐发的利用,获取函数可以采集掉够数据和差错相近的采样点。对付差错的每个采样,您都可以获得以下信息:

包孕差错的采样点

差错采样点中掉足的比特

被测设备的预期相应

结合硬件对照中的采样差错缓存属性的属性节点,您可以直接从NI 655x FPGA得到总差错数。图12显示了硬件对照实例,采样差错缓存属性用于获取差错以及在差错发生前后的五个采样的相应数据。经由过程获取这些信息,您可以完成更为具体的差错阐发。

图12:应用采样差错缓存获取差错相近的数据

所稀有据对照都因此采样为单位在硬件中完成的,这大年夜大年夜削减了在软件中阐发数据所花费的光阴。应用硬件对照措施,NI 655x可以方便地编程实现高机能功能测试和其他勉励相应的利用。

必要这个硬件对照的完备实例,请参考在线NI开拓者场地(ni.com/zone)中的“高速数字实时硬件对照”实例。

特性提取

可以经由过程将之前所评论争论的功能测试实例进行扩展,来完成被测设备的特性提取。举例而言,要获得被测设备的最大年夜时钟速度,利用法度榜样必须改动为从较低的频率开始,对必然范围的采样时钟速度进行扫描。特性提取测试应用之前功能测试所评论争论的措施,返回经由过程/不经由过程的结果;然则,假如测试经由过程,就会前进采样时钟速度,并从新运行测试。这些步骤被赓续重复直至被测设备无法经由过程测试。经由过程测试的最高频率就被解释为被测设备的最大年夜事情频率。

为实现这种类型的特性提取,必要为法度榜样增添一个轮回,以便调节所需的测试参数,实现重复测试。NI-HSDIO并不必要在每次轮回中都从新设置设置设备摆设摆设数字测试仪的所有设置,是以测试之间的从新设置设置设备摆设摆设光阴可以只管即便缩短。图13给出这个代码改动的实例。

图13:增添轮回改动参数,完成特性提取

5. 扩展性

因为数字电子设备变得越来越高档,其组件可能包孕只有几个管脚的串行设备,也可能包孕具稀有百个管脚的繁杂集成电路。为了测试这些设备,数字测试系统必须扩展其通道数。应用NI-TClk(触发时钟)同步技巧,多个NI 655x模块可以方便地在同一个系统中以亚纳秒级别进行同步,测试高通道数设备。举例而言,假如系统必要40个通道,下列法度榜样说清楚明了对多个设备进行同步所需的附加函数。

图14:应用For轮回和仪器名称数组有效设置设置设备摆设摆设多个设备

每个模块仍旧必要应用自己的一套函数进行设置设置设备摆设摆设和节制;然则,添加一个简单的For轮回可以大年夜大年夜削减所需的编程义务。图14给出了应用For轮回和仪器名称数组将发生法度榜样扩展为多模块的实例。在内轮回中完成所有设备的设置设置设备摆设摆设之后,如图15所示,只必要三个用于设置设置设备摆设摆设NI-TClk同步的附加VI。

图15:三个NI-TClk函数实现亚纳秒级其余同步

您还可以应用NI-TClk编写法度榜样,使多个模块对同步的外部触发旌旗灯号进行相应。要获取关于NI-TClk技巧的更多信息,请造访ni.com/info并输入信息代码rdtctf,参考《用于模块化仪器准时与同步的NI T时钟技巧》技巧白皮书。

在应用NI-TClk同步多个模块完成硬件对照之后,假如在一个NI 655x设备上检测履新错,那么只有那个设备存储关于差错的信息。系统中的其他NI 655x设备就似乎采样经由过程那样继承事情。因为每个设备只是记录其自身的差错,您无需担心同一个差错被谋略多次;然则,您必要对所有模块的信息进行后期处置惩罚,以便在必要采样器差错率的时刻建立完备的列表。

6. 结论

在增添每周期双向节制和实时硬件对照之后,相对任何其他基于PC的设备而言,NI 655x数字波形发生器/阐发仪供给了更为富厚的数字测试利用办理规划。全新的办理规划涵盖了存储器芯片的功能测试、快速特性提图利用以及BERT(比特差错率测试)。PXI平台的可扩展性和软件的机动性进一步改进了数字测试仪器的机动性和功能。

责任编辑:gt



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